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背景和目的长期砷接触与一系列肿瘤发生密切相关,但其致癌机制不甚清楚。三价砷甲基转移酶（AS3MT）作为砷甲基化代谢的关键限速酶,在砷致癌过程中发挥重要作用。本研究主要探讨无机砷接触人群外周血AS3MT m RNA表达模式,并检测其在非小细胞肺癌组织中的表达水平。在此基础上,进一步探索AS3MT对A549肺癌细胞和16HBE正常人支气管上皮细胞增殖和凋亡的影响及相关机制,为砷致癌机制研究提供新的思路和方向。方法选择砷冶炼厂工人和对照人群为研究对象,采用氢化物发生---冷井捕集---原子吸收分光光度计,检测研究对象尿样中无机砷（i As）及其代谢产物一甲基胂酸（MMA）和二甲基胂酸（DMA）的浓度,实时荧光定量PCR（q RT-PCR）检测研究对象外周血AS3MT m RNA表达水平,通过Pearson积距相关分析AS3MT m RNA表达与t As、i As、MMA和DMA的相关性;以无砷接触史肺癌患者为研究对象,经q RT-PCR检测无砷暴露史非小细胞肺癌患者肺癌组织、淋巴结转移组织和癌旁组织中AS3MTm RNA表达水平,探索AS3MT与肿瘤发生的关系,初步判断是否存在因果关联;进一步在细胞水平通过亚砷酸钠（Na As O2）及其代谢产物（MMA和DMA）染毒A549肺癌细胞和16HBE人支气管上皮细胞验证砷暴露对AS3MT表达影响;通过si RNAs敲低两细胞内AS3MT表达水平,一方面采用MTs和细胞增殖实验检测A549细胞中低表达AS3MT的细胞活力和增殖,采用q RT-PCR检测细胞周期相关基因的表达,探讨低表达AS3MT抑制细胞增值的相关机制;另一方面,采用HO/PI双染和JC-1实验检测两细胞低表达AS3MT的凋亡变化,蛋白免疫印迹（Western Blot）联合荧光素酶报告基因报告实验检测细胞凋亡相关通路基因的表达,探讨低表达AS3MT抑制细胞增值和促进细胞凋亡的相关机制。结果1.砷暴露人群:经对数转换后,与对照组人群尿样t As（1.24±0.05）、i As（0.45±0.04）、MMA（0.39±0.03）和DMA（1.14±0.07）浓度相比较,砷暴露组尿样中t As（2.83±0.06）、i As（1.98±0.05）、MMA（2.10±0.06）和DMA（2.62±0.06）浓度明显升高,两组差异存在统计学意义（p<0.05）;q RT-PCR结果表明,与对照组（3.42±0.21）相比,砷暴露组（4.47±0.26）的AS3MT m RNA表达水平显著升高,差异存在统计学意义（p<0.05）;经Pearson积距相关分析发现,AS3MT m RNA表达水平与t As（r=0.25）、i As（r=0.22）、MMA（r=0.24）、DMA（r=0.25）浓度之间存在正相关关系（p<0.05）;2.肺癌患者:该研究共纳入14名无砷暴露史非小细胞肺癌患者,收集14例癌旁组织、14例肺癌组织和10例淋巴结转移组织。经q RT-PCR检测发现,与癌旁组织（1.96±0.25）相比,AS3MT m RNA在肺癌组织（3.84±0.56）和淋巴结转移组织（3.32±0.38）中表达明显增加,差异具有统计学意义（p<0.05）,但肺癌组织和淋巴结转移组织AS3MT m RNA表达水平差异不明显,两组差异无统计学意义（p>0.05）;3.体外细胞增殖实验:除20μmol/L外,各浓度Na As O2（40和60μmol/L）染毒A549细胞AS3MT m RNA表达量明显高于对照组,且与Na As O2染毒浓度呈明显剂量-反应关系;进一步敲低AS3MT表达,发现低表达AS3MT可显著抑制细胞活力和增殖;通过q RT-PCR检测细胞周期相关基因结果显示,与si Ctrl相比,细胞周期相关基因CDK1、CDK2、CKD4、CDK6、cyclin A2、cyclin E1、cyclin E2和PCNA m RNA在si AS3MT组表达降低,差异具有统计学意义（p<0.05）,p21和E2F1m RNA表达升高,差异具有统计学意义（p<0.05）,然而cyclin D1和cyclin D2表达量在si Ctrl和si AS3MT两组差异并不显著（p>0.05）;4.体外细胞凋亡实验:与对照组相比,各浓度Na As O2（A549细胞:20、40和60μmol/L;16HBE细胞:2、4和6μmol/L）可显著增加两细胞AS3MT蛋白表达水平,且与Na As O2染毒浓度呈明显剂量-反应关系;其代谢产物(A549细胞:MMA 60μmol/L和DMA 60μmol/L;16HBE细胞:MMA6μmol/L和DMA6μmol/L也可显著增加两细胞AS3MT蛋白表达水平,但明显低于同浓度Na As O2水平。进一步敲低两细胞AS3MT表达,发现低表达AS3MT可促进细胞凋亡;Western Blot检测结果显示,细胞凋亡相关蛋白MDM2、p21、Puma、Bax、Fas、Caspase-3和Caspase-7在si AS3MT组表达较si Ctrl相比显著升高。机制研究发现,p53 Ser392和p38MAPK在敲低AS3MT低组显著升高,但p53 Ser15位点差异并不显著;此外,免疫共沉淀结果显示,AS3MT可与c-Fos竞争性结合,进而影响p53转录活性。结论1.砷导致职业性人群外周血AS3MT m RNA表达水平增加,且AS3MT m RNA与尿砷t As、i As、MMA和DMA成正相关关系;2.无砷暴露史的NSCLC患者癌旁组织中AS3MT m RNA表达量显著低于癌组织及淋巴结转移组织,提示AS3MT肺癌发生过程密切相关;3.不同浓度Na As O2可诱导两细胞AS3MT表达升高,且呈明显剂量反应关系,但其代谢产物MMA和DMA引起AS3MT异常表达明显低于同浓度Na As O2;4.si RNA介导AS3MT低表达可以显著抑制A549肺癌细胞的活力和增殖,主要通过上调p21和E2F1 m RNAs表达,下调CDK1、CDK2、CDK4、CDK6、cyclin A2、cyclin E1、cyclin E2和PCNA m RNA表达来实现;5.si RNA介导AS3MT低表达可以显著增加A549细胞和16HBE细胞凋亡;其低表达一方面可通过激活p38MAPK增强p53 Ser392位点磷酸化,另一方面其可能通过减弱与c-Fos结合,促进c-Fos和c-Jun二聚体合成进而增强p53转录水平,最终上调p21、Bax、Puma、MDM2和Fas等蛋白表达水平,激活Caspase-3和Caspase-7诱导细胞凋亡。